CN101662268B

CN101662268B - 高频表面声波组件及其基板

Info

Publication number: CN101662268B
Application number: CN2008101463984A
Authority: CN
Inventors: 施文钦; 王惠民
Original assignee: Datong University; Tatung Co Ltd
Current assignee: Datong University; Tatung Co Ltd
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: CN101662268A

Abstract

本发明是关于一种高频表面声波组件及其基板，尤其是指一种无需以价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板的高频表面声波组件及其基板。高频表面声波组件包括：一基板；一形成于基板的表面的第一缓冲层；一形成于第一缓冲层的表面的第二缓冲层，一形成于第二缓冲层的表面的压电层；一输入转换部；以及一输出转换部。其中，输入转换部与输出转换部成对地设置于压电层的表面或其下方。基板为硅基板，第一缓冲层为氧化硅，厚度介于0.05至0.2μm之间，第二缓冲层为氧化铝，厚度介于0.5至20μm之间，压电层为氧化锌、氮化铝、铌酸锂或钽酸锂材质的压电薄膜。

Description

高频表面声波组件及其基板

技术领域

本发明是关于一种高频表面声波组件及其基板，尤其是指一种无需以价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板的高频表面声波组件及一种可取代蓝宝石基板的高频表面声波组件基板。

背景技术

请参阅图1A及图1B，其中图1A是公知的高频表面声波组件的立体示意图，图1B是沿着图1A的A-A’线所得的剖面示意图。如图1A及图1B所示，公知的高频表面声波组件1，包括：一基板11；一形成于基板11的表面的的压电层12；一输入转换部13；以及一输出转换部14。其中，输入转换部13及输出转换部14是成对地设置于压电层12的表面，且输入转换部13及输出转换部14均为交指状电极，它们并构成一组「交叉指状电极转换器」(Interdigital Transducers，IDTs)。另一方面，在公知的高频表面声波组件1中，基板11为蓝宝石基板(sapphire)，压电层12为氧化锌、氮化铝、铌酸锂或钽酸锂材质的压电薄膜，此压电膜层可具有任何厚度，其厚度较佳介于0.1μm至10μm之间。此外，前述的成对地形成于压电层12的表面的输入转换部13及输出转换部14的材质均为铝，且它们的线宽(line width)均介于0.1μm至5μm之间。

但是，由于各种光电应用，如发光二极管等，亦需要以蓝宝石基板做为其基板，造成蓝宝石基板近来不仅价格昂贵，且其货源无法稳定，常有断料的事件发生。因此，由于以蓝宝石基板做为其基板，公知的高频表面声波组件的制造成本便无法进一步降低，甚至常会有因蓝宝石基板断料而无法制造公知的高频表面声波组件的状况发生。

因此，业界需要一种可避免以价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板的高频表面声波组件及一种可取代蓝宝石基板的高频表面声波组件基板，以降低高频表面声波组件的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高频表面声波组件，以避免用价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板，而降低高频表面声波组件的制造成本。

为实现上述目的，本发明提供的高频表面声波组件，包括：一基板、一形成于此基板的表面的第一缓冲层、一形成于此第一缓冲层的表面的第二缓冲层、一形成于此第二缓冲层的表面的压电层、一输入转换部以及一输出转换部；其中，此输入转换部与此输出转换部是成对地设置于此压电层的表面或其下方。

因此，由依序在硅基板表面设置第一缓冲层(氧化硅层)及第二缓冲层(氧化铝层)，再于第二缓冲层(氧化铝层)形成一压电层的方式而形成的本发明的高频表面声波组件基板，不但具有与公知的高频表面声波组件基板相近的晶格排列整齐度，且由本发明的高频表面声波组件基板制造而得的高频表面声波组件也具有与公知的高频表面声波组件相同的操作效能，如网络频谱响应及表面波声速等。也就是说，本发明的高频表面声波组件基板可取代价格昂贵的蓝宝石基板做为一高频表面声波组件的基板，使得本发明的高频表面声波组件无须以价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板，大幅降低高频表面声波组件的制造成本。此外，由于硅基板相较于蓝宝石基板更容易成长出较大尺寸的圆片，如约30厘米(12时)圆片，况且目前绝大多数的电子组件皆形成于硅基板上，所以本发明的高频表面声波组件及其基板可有效地降低组件制造成本，且使得高频表面声波组件可与一般的硅基(silicon-based)电子组件整合在同一块硅基板上。

本发明的高频表面声波组件可使用任何类型的基板，其基板较佳为一硅基板。本发明的高频表面声波组件的第一缓冲层可具有任何材质，其材质较佳为氧化硅，其厚度较佳介于0.05μm至0.2μm之间。本发明的高频表面声波组件的第二缓冲层可具有任何材质，其材质较佳为氧化铝。本发明的高频表面声波组件的第二缓冲层可具有任何厚度，其厚度较佳介于0.5μm至20μm之间。本发明的高频表面声波组件的第二缓冲层可以任何方式形成于第一缓冲层的表面，其较佳以电子束蒸镀或射频磁控溅镀的方式形成于第一缓冲层的表面。本发明的高频表面声波组件的压电层可为任何材质的压电薄膜，其较佳为氧化锌、氮化铝、铌酸锂或钽酸锂材质的压电薄膜。本发明的高频表面声波组件的输入转换部及输出转换部可具有任何材质，它们的材质较佳为铝。

附图说明

图1A为公知的高频表面声波组件的立体示意图。

图1B是沿着图1A的A-A’线所得的剖面示意图。

图2A是本发明一实施例的高频表面声波组件的立体示意图。

图2B是沿着图2A的B-B’线所得的剖面示意图。

图3是本发明一实施例的高频表面声波组件的制作方法的流程图。

图4A是显示公知的高频表面声波组件的网络频谱响应量测结果的示意图。

图4B是本发明一实施例的高频表面声波组件的网络频谱响应量测结果的示意图。

图5A是在显示制作本发明一实施例的高频表面声波组件的过程中，其第二缓冲层的厚度与其沉积时间的关系的示意图。

图5B是显示本发明一实施例的高频表面声波组件的表面波声速与其第二缓冲层沉积时间的关系的示意图。

图6A是公知的高频表面声波组件基板的X光绕射图案。

图6B是本发明另一实施例的高频表面声波组件基板的X光绕射图案。

附图中主要组件符号说明

1高频表面声波组件 11基板

12压电层 13输入转换部

14输出转换部 2高频表面声波组件

21基板 22第一缓冲层

23第二缓冲层 24压电层

25输入转换部 26输出转换部

具体实施方式

请参阅图2A及图2B，其中图2A是本发明一实施例的高频表面声波组件的立体示意图，图2B是沿着图2A的B-B’线所得的剖面示意图。如图2A及图2B所示，本发明的高频表面声波组件2，包括：一基板21；一形成于基板21的表面的第一缓冲层22；一形成于第一缓冲层22的表面的第二缓冲层23；一形成于第二缓冲层23的表面的压电层24；一输入转换部25；以及一输出转换部26。其中，输入转换部25及输出转换部26是成对地设置于压电层24的表面，且输入转换部25及输出转换部26均为交指状电极，它们并构成一组「交叉指状电极转换器」。

另一方面，在本实施例的高频表面声波组件2中，基板21为硅基板，第一缓冲层22的材质为氧化硅，且其厚度较佳介于0.05μm至0.2μm之间。此外，第二缓冲层23的材质为氧化铝，其厚度为8μm，且其是以「电子束蒸镀」的方式形成于第一缓冲层22的表面。但需注意的是，本发明的高频表面声波组件的第二缓冲层的厚度并不以此为限，其亦可依据不同的应用需求而具有一介于0.5μm至20μm之间的厚度。至于形成于第二缓冲层23的表面的压电层24，其材质为氧化锌，且其厚度为1.2μm。需注意的是，在本实施例中，压电层24的材质及厚度均不以前面所述的材质及厚度为限。压电层24亦可依据不同的应用需求而由不同的材质的压电材质构成，如氮化铝、铌酸锂或钽酸锂等，且压电层24亦可依据不同的应用需求而具有不同的厚度，其厚度较佳介于0.1μm至10μm之间。最后，前述的成对地形成于压电层24的表面的输入转换部25及输出转换部26的材质均为铝，且它们的线宽均介于0.1μm至5μm之间。

图3是本发明一实施例的高频表面声波组件的制作方法的流程图，其显示如图2A及图2B所示的高频表面声波组件2的制作方法。如图3所示，本发明的高频表面声波组件的制作方法包括下列步骤：

(a)提供一晶格排列(001)的硅基板做为基板，即图2A的基板21；

(b)将晶格排列(001)的硅基板置入一炉管(图中未示)中，由湿式氧化法于基板21的表面形成一氧化硅层，即图2A的第一缓冲层22；

(c)利用一电子束蒸镀系统(图中未示)于第一缓冲层22的表面形成一氧化铝层，即图2A的第二缓冲层23；

(d)利用一射频磁控溅镀系统(图中未示)于第二缓冲层23的表面形成一氧化锌压电层，即图2A的压电层24；以及

(e)利用黄光微影的工艺于压电层24的表面形成二个成对地设置的交指状电极，且此两个交指状电极构成一组「交叉指状电极转换器」，即图2A的输入转换部25及输出转换部26。

以下，将由图4A、图4B、图5A及图5B，证明本发明的高频表面声波组件运作时的效能，如「网络频谱响应」，确实与公知的高频表面声波组件相当，且本发明的高频表面声波组件亦具有与公知的高频表面声波组件相当的表面波声速(phase velocity)。

其中，图4A及图4B分别为公知的高频表面声波组件及本发明一实施例的高频表面声波组件的网络频谱响应量测结果的示意图，图5A是显示在制作本发明一实施例的高频表面声波组件的过程中，其第二缓冲层(氧化铝层)的厚度与其沉积时间的关系，图5B则显示本发明一实施例的高频表面声波组件的表面波声速与其第二缓冲层(氧化铝层)沉积时间的关系。

首先，如图4A所示，当公知的高频表面声波组件于运作时，其操作频率(f₀)为253MH_Z，其插入损失(insertion loss，IL)则为-25dB。另一方面，当本发明一实施例的高频表面声波组件于运作时，其操作频率(f₀)为270MH_Z，其插入损失则为-15dB。因此，本发明一实施例的高频表面声波组件的运作效能与公知的高频表面声波组件相近，如操作频率(f₀)，且其部分运作效能反而较公知的高频表面声波组件为佳，如插入损失。

接着，从图5A及图5B中可看出，当本发明一实施例的高频表面声波组件的第二缓冲层(氧化铝层)的厚度达到一定程度时，即其厚度大于8μm时，本发明一实施例的高频表面声波组件便具有与公知的高频表面声波组件(具有蓝宝石基板)相等的表面波声速。也就是说，当具有足够厚度的第二缓冲层(氧化铝层)时，如前述的大于8μm的厚度，本发明一实施例的高频表面声波组件的操作效能(如网络频谱响应及表面波声速等)便可与公知的高频表面声波组件相同。也就是说，本发明一实施例的高频表面声波组件无须以价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板，其便可具有较公知的高频表面声波组件基板相等甚至较佳的运作效能，大幅降低本发明一实施例的高频表面声波组件制造时的材料成本。

以下，将由图6A及图6B证明本发明的高频表面声波组件基板具有与公知的高频表面声波组件基板相近的结构。其中，图6A是公知的高频表面声波组件基板的X光绕射图案，图6B则为本发明另一实施例的高频表面声波组件基板的X光绕射图案。

如图6A及图6B所示，公知的高频表面声波组件基板及本发明另一实施例的高频表面声波组件基板的X光绕射图案的绕射峰(peak)均落于相同的数值(即2θ＝34.4°附近)，且两绕射峰的半高宽(Full-Width at HalfMaximum，FWHM)相近(分别为0.24°及0.22°)。因此，图6A及图6B显示出本发明另一实施例的高频表面声波组件基板的结构(如晶格排列整齐度)与公知的高频表面声波组件基板(即蓝宝石基板)相近。如此，本发明另一实施例的高频表面声波组件基板确实可取代价格昂贵的蓝宝石基板而做为一高频表面声波组件的基板。

综上所述，由依序在硅基板表面设置第一缓冲层(氧化硅层)及第二缓冲层(氧化铝层)，再于第二缓冲层(氧化铝层)形成一压电层的方式而形成的本发明的高频表面声波组件基板，不但具有与公知的高频表面声波组件基板相近的晶格排列整齐度，且由本发明的高频表面声波组件基板制造而得的高频表面声波组件也具有与公知的高频表面声波组件相同的操作效能，如网络频谱响应及表面波声速等。也就是说，本发明的高频表面声波组件基板可取代价格昂贵的蓝宝石基板做为一高频表面声波组件的基板，使得本发明的高频表面声波组件无须以价格昂贵的蓝宝石基板做为其基板，大幅降低高频表面声波组件的制造成本。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种高频表面声波组件，包括：

一基板；

一第一缓冲层，形成于该基板的表面；

一第二缓冲层，形成于该第一缓冲层的表面；

一压电层，形成于该第二缓冲层的表面；

一输入转换部；以及

一输出转换部；

其中，该输入转换部与该输出转换部是成对地设置于该压电层的表面；该第二缓冲层的材质为氧化铝，该第二缓冲层的厚度介于0.5μm至20μm之间。

2.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该基板为一硅基板。

3.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该第一缓冲层的材质为氧化硅。

4.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该第一缓冲层的厚度介于0.05μm至0.2μm之间。

5.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该第二缓冲层是以电子束蒸镀的方式形成于该第一缓冲层的表面。

6.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该压电层的材质包含氧化锌、氮化铝、铌酸锂或钽酸锂。

7.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该输入转换部及该输出转换部分别为一交指状电极。

8.如权利要求1所述的高频表面声波组件，其中，该输入转换部及该输出转换部的材质为铝。